Θετικόν ηλεκτρόνιο

Ονομάζονται επίσης αντι-ηλεκτρόνια, καθώς έχουν αντίθετο φορτίο από αυτό ενός ηλεκτρονίου, το οποίο είναι θετικά φορτισμένο.

Το ποζιτρόνιο, γνωστό και ως αντιύλη, ανακαλύφθηκε από έναν Αμερικανό φυσικό Carl Anderson. Ενώ εργαζόταν στην έρευνα για τις κοσμικές ακτίνες σε έναν θάλαμο σύννεφων, ο ατμός φαινόταν να έχει συμπυκνωθεί σε λεπτά σταγονίδια στην ίδια διαδρομή των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων. Η παρουσία μαγνητικού πεδίου βοηθά στην ανίχνευση των φορτίων των σωματιδίων.

Το ποζιτρόνιο έχει ηλεκτρικό φορτίο +1e, ίδια μάζα με ένα ηλεκτρόνιο και σπιν ½.

Τα ποζιτρόνια σχηματίζονται σε μια διαδικασία όπου τα νουκλίδια με μεγαλύτερο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα τους υφίστανται μια διαδικασία αποσύνθεσης από την οποία γεννιέται το ποζιτρόνιο. Κατά τη διαδικασία της αποσύνθεσης, εκπέμπει ραδιονουκλεΐδια τα οποία εκπέμπουν ένα ποζιτρόνιο μαζί με ένα νετρίνο. Η διαδικασία σχηματισμού του ποζιτρονίου είναι γνωστή ως εκμηδένιση.

Τα ποζιτρόνια σχηματίζονται επίσης φυσικά. Παράγονται από τις διασπάσεις Βήτα+ των ραδιενεργών ισοτόπων που εμφανίζονται φυσικά. Σχηματίζονται επίσης από την αλληλεπίδραση των γάμμα κβαντών με την ύλη.

Λειτουργία και χρήσεις ποζιτρονίων

Τα ποζιτρόνια έχουν μικρότερη μοριακή μάζα. Λόγω του χαμηλότερου μοριακού τους βάρους, τα ποζιτρόνια μπορούν να παραχθούν σε οποιοδήποτε περιβάλλον με αρκετά υψηλότερη θερμοκρασία από αυτή της θερμοκρασίας δωματίου.

Η παραγωγή ποζιτρονίων μπορεί να είναι τόσο τεχνητή όσο και φυσική. Η παραγωγή ενός ποζιτρονίου από ακτίνες βήτα+ μπορεί να θεωρηθεί τόσο τεχνητή όσο και φυσική. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα ραδιοϊσότοπα μπορούν να σχηματιστούν τόσο φυσικά όσο και τεχνητά.

Η καλύτερη τεχνητή παραγωγή ποζιτρονίων γίνεται με τη χρήση ενός μικρού εξαιρετικά έντονου λέιζερ για την ακτινοβόληση ενός παχύ φύλλου χρυσού, το οποίο με τη σειρά του παράγει πάνω από 100 δισεκατομμύρια ποζιτρόνια.

Τα ποζιτρόνια, όντας σταθερά στο κενό, είναι εξαιρετικά αντιδραστικά με ηλεκτρόνια ακόμη και συνηθισμένης ύλης. Αντιδρούν με αυτά τα ηλεκτρόνια μέσω της διαδικασίας εκμηδένισης και παράγουν ακτινοβολία γάμμα.

Η εκπομπή ποζιτρονίων λαμβάνει χώρα όταν το περιεχόμενο πρωτονίων ενός ραδιενεργού πυρήνα μετατρέπεται σε νετρόνιο και έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή ποζιτρονίου και νετρίνου ηλεκτρονίων. Τα ποζιτρόνια, ως σωματίδια βήτα, καθιστούν έναν πυρήνα ασταθή εάν υπάρχουν σε μεγάλες ποσότητες, δηλαδή, εάν ο αριθμός των πρωτονίων είναι υψηλός σε οποιονδήποτε πυρήνα, γίνεται ασταθής. Σε τέτοιες περιπτώσεις, το ποζιτρόνιο τείνει να διασπάται και να διορθώνει την ανισορροπία που συμβαίνει.

Σε τέτοια σενάρια, η εκπομπή ποζιτρονίων εξισορροπεί την ανισορροπία εκπέμποντας τα μετρήσιμα νετρόνια που απαιτούνται για να γίνει ο πυρήνας σταθερός. Η εκπομπή ποζιτρονίων έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή νετρονίων και μειώνει τον αριθμό των πρωτονίων. Στη διαδικασία εκπομπής ποζιτρονίων, ο ατομικός αριθμός του σωματιδίου μειώνεται κατά ένα και ο μαζικός αριθμός παραμένει ο ίδιος.

Παραδείγματα ποζιτρονίων

Μερικά παραδείγματα ποζιτρονίων είναι:Το μαγνήσιο με αριθμό μάζας 23 έχει 12 πρωτόνια και 11 νετρόνια. Η αναλογία νετρονίου προς πρωτόνιο είναι 11:12, το οποίο έχει ασταθή πυρήνα. Έτσι, υφίσταται εκπομπή ποζιτρονίων για να σχηματίσει νάτριο-23.

23                   22                   0

Mg ->   Na +      e   + ve

12             11           1         

Τα ποζιτρόνια διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στην ιατρική τεχνολογία. Η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET) είναι μια τεχνολογία που χρησιμοποιείται για τη σάρωση του εγκεφάλου και του νευρικού συστήματος. Ο σαρωτής PET βοηθά στην ανίχνευση και τη χαρτογράφηση της καταβροχθισμένης ουσίας εκπέμποντας ποζιτρόνια που εκμηδενίζονται από τα περιβάλλοντα ηλεκτρόνια.

Οι επιταχυντές που χρησιμοποιούνται στα νοσοκομεία χρησιμοποιούν ποζιτρόνιο για να παράγουν τα βραχύβια ισότοπα που χρησιμοποιούνται ως ιατρικοί δείκτες στην τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων.

Η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων βοηθά στην ανίχνευση του καρκίνου σε πρώιμο στάδιο. Βοηθά επίσης στην αξιολόγηση της θεραπείας του καρκίνου.

Συμπέρασμα

Το ποζιτρόνιο, το οποίο είναι γνωστό ως αντι-ηλεκτρόνιο, παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στην εξισορρόπηση της παρουσίας ατόμων στη φύση. Αν και έχουν την ίδια μάζα και φορτίο με τα ηλεκτρόνια, το ποζιτρόνιο, όταν εκμηδενίζεται, δημιουργεί πρωτόνια και νετρίνα.

Τα ποζιτρόνια έχουν πολλές χρήσεις στη νοσοκομειακή περίθαλψη. Βοηθά στην ανίχνευση του καρκίνου. Η διαδικασία τομογραφίας εκπομπής ποζιτρονίων χρησιμοποιεί το ποζιτρόνιο και βοηθά στην ανίχνευση και τη θεραπεία του καρκίνου σε πολύ πρώιμο στάδιο.